离心泵叶轮轴向力及其平衡计算程序
3轴向力及其平衡
第三节离心泵的轴向力一、轴向力的产生双吸叶轮由于叶轮对称布置，轴向力相互平衡，所以不存在轴向力。
但是单吸叶轮不具备像双吸叶轮那样的对称性，由于作用在叶轮两侧的压力不等，故有轴向力存在。
下图为一般单吸多级泵叶轮两侧的压力分布情况。
叶轮吐出压力为P2，一般认为在叶轮和泵体间的液体，受叶轮旋转效应的影响以N/2（N为泵转速）速度旋转，所以在叶轮和泵体间的压力是按抛物线形状分布的。
图的右侧是在叶轮后盖板上压力分布情况，左侧为在前盖板上压力分布情况。
由图中可见，在密封环半径r w以上，叶轮两侧的压力是对称的，没有轴向力。
在密封环半径r w以下，作用在左侧的是叶轮入口压力P1，作用在右侧的仍是按抛物线分布的压力。
因此，两侧压差ABCD乘相应的面积就是作用在叶轮上的轴向力。
轴向力的大小可按下列经验公式计算：F1=KHiγπ(rw2-rh2)式中F1—作用在一个叶轮上的轴向力（公斤）；Hi—单级杨程（米）；γ—液体重度（公斤/米r w—叶轮密封环半径（米）；r h—叶轮毂半径（米）；K—实验系数。
与比转数有关。
当n s =40–200时，K=0.6–0.8。
半开式（没有前盖板）叶轮的形状与比转数有关。
作用在半开式叶轮上的轴向力也与比转数有关，可以近似地用下列经验公式计算：F1=2πr1d1kHiγ式中k—轴向力系数；d1—圆心在叶片进口边上，并与叶轮轮廓相切的圆的直径（米）；它的圆心处的半径就是r1（米）。
除了由于压力不对称所引起轴向力以外，液体的反冲力也能产生轴向力。
液体进入叶轮后运动方向由轴向变为径向，就给予叶轮一个反冲力，其方向与轴压力不对称所引起的轴向力相反。
在起动时，由于泵内正常压力还没有建立，所以反冲力的作用比较明显。
如：起动时深井泵转子上串，多级泵转子后串，都是这个原因，但是正常运转中，这个力是比较小的，可以忽略不计的。
除了由于叶轮外部压力分布不对称相起轴向力外，叶轮内部压力不对称也级引起轴向力。
离心泵轴向力计算式应用与平衡
离心泵轴向力计算式应用与平衡作者：于锡平来源：《科学与财富》2014年第02期摘要：离心泵在工作过程中，可靠运行的一个重要方面就是平衡部件（平衡盘或平衡鼓）和推力轴承的设计，一般在多级离心泵的叶轮上不考虑平衡轴向力的结构，因此，泵轴向力计算的准确程度影响到平衡部件、推力轴承的设计和使用寿命，本文经多年的设计实践，提出较理想的轴向力计算式，基本在设计卧式多级泵或立式多级泵的平衡盘或平衡鼓的部件时没有失误，可以借鉴。
关键词：离心泵；轴向力；计算式应用；平衡1. 轴向力产生的原因由于叶轮前后盖板因液体压力分布情况不同引起很大的轴向力，叶轮后盖板所受压强大于前盖板所受的压强，形成的压力差，方向自叶轮背面指向叶轮入口，这个力是泵轴向力的主要组成部分。
泵在正常运行时，叶轮吸入口的压力P1，叶轮背面的压力为P2，且P2>P1，因此沿着泵的轴向方向就会产生一个推力。
液体流经叶轮后，由于流动方向变化所产生的动压力F2，在多级离心泵中，流体通常由轴向流入叶轮，由径向流出，流动方向的变化是由于流体受到叶轮的作用力，因此流体也给叶轮一个大小相等、方向相反的反作用力。
扭曲叶片工作面和背面压力不同产生的轴向力。
对于立式泵，转子的重量也是轴向力的组成部分。
其它因素产生的轴向力。
2. 轴向力计算式探讨假定叶轮两侧间隙液体压力分布规律相同，则有轴向力F1=π/4（D21-dh2）ρg[HP-U22/8zg{1-（D21-d2h）/2D22}]，实际上，由于存在泄漏，轮盖两侧会有液体从外径处经轮盖密封流向吸入口，轮盘测则由于级间泄漏，有液体自高压级漏失到低压级，从叶轮内径处流向外经处，在轮盖测，液体做向心的径向流动，所以压力要减小，而在轮盘测，液体作离心的径向流动，所以，压力要增大，这样一来，轴向力F1的实际值比上式要大一些，所以，一般使用经验公式F1=（π/4）（D21-d2h）ρgkHi，其中，k为实验系数，与比转数有关，当nS=60-150时，k=0.6；当nS=150-250时，k=0.8；i为叶轮级数。
离心泵叶轮轴向力自动平衡新方法
离心泵叶轮轴向力自动平衡新方法发表时间：2018-11-21T17:27:30.597Z 来源：《防护工程》2018年第20期作者：蔡升[导读] 离心泵结构简单、适用范围广、维修方便，其是泵产品系列的主力军。
本文详细论述了离心泵叶轮轴向力自动平衡的新方法。
青海大美煤业股份有限公司青海西宁 810000摘要：离心泵结构简单、适用范围广、维修方便，其是泵产品系列的主力军。
本文详细论述了离心泵叶轮轴向力自动平衡的新方法。
关键词：离心泵；叶轮；轴向力；自动平衡在泵类机械中，轴向力是泵设计、运行中必须考虑的重要因素。
另外，在泵的运行中若存在较大的轴向力，将使泵在工作时存在事故隐患，引发安全事故，从而影响生产，导致巨大的经济损失。
所以，开展对离心泵轴向力自动平衡的研究不仅极其必要，而且具有重大的现实意义。
1离心泵叶轮概述离心泵叶轮一般由叶片、前盖板、后盖板和轮毂等四部分组成。
根据干版的庆幸，可分为闭式叶轮、半开式叶轮和开式叶轮等三种结构。
①闭式叶轮是指叶轮流道相对封闭，在前盖板、后盖板与叶片形成封闭的流道。
它适于输送养成高、清洁的液体场合。
闭式叶轮又有单吸式叶轮和双吸式叶轮两种结构。
②半开式叶轮是指叶轮流道半封闭，与闭式叶轮相比没有前盖板，适用于输送含有固体颗粒或杂质的液体。
③无前、后盖板的叶轮称为开式叶轮，适用于输送浆状或纤维状的介质。
2斜流式叶轮轴向力平衡原理当轴向力从叶轮后盖板指向前盖板时，叶轮在此轴向力作用下沿泵轴向进口方向移动，直至端面密封静环的位置，此时端面密封如同机械密封作用，叶轮前盖板处的液体压力达到最高，斜流式叶轮上将产生反向轴向力而推开叶轮，使叶轮进口的密封端面出现间隙，叶轮前盖板处的高压液体通过间隙向叶轮进口流动，其液体压力随之降低，叶轮上的轴向力自动平衡。
上述过程是一个动态的平衡过程，通常只要叶轮进口的端面密封存在间隙，叶轮前盖板处的液体压力就会明显降低，使叶轮自动到达平衡位置，而不必担心叶轮会过量向后移动。
离心泵轴向力的产生及平衡措施
离心泵轴向力的产生及平衡措施许华峰【摘要】分析离心泵轴向力产生的原因,根据具体实际情况采用平衡措施,有效减少泵的故障,为装置平稳运行创造有利条件,同时也降低了维修成本.【期刊名称】《中国设备工程》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】3页(P61-63)【关键词】轴向力;平衡措施;轴向力计算【作者】许华峰【作者单位】山东天弘化学有限公司,山东东营 257000【正文语种】中文【中图分类】TH311离心泵在运转时产生轴向力，流体作用在转子上的轴向力主要是由于其作用在叶轮两侧的压力分布不对称而引起的，此轴向力在工况稳定的情况下是一定值，即静态轴向力，设计时一般采用平衡装置将其平衡掉，剩余部分由止推轴承承担；而实际上，作用在止推轴承上的轴向力并不是固定不变的，运行工况、密封间隙、制造及装配误差等因素均会引起轴向力的变化，轴向力的变化部分称之为动态轴向力，而它是平衡装置无法平衡的。
加上各种轴向力计算公式理论上都存在着误差，静态轴向力的平衡也是不准确的。
这两方面是引起泵本身及电动机损坏的主要原因，极易造成作用在止推轴承上的轴向力过大或过小，轴向力过大则造成烧瓦、断轴、密封隔板的损坏或增大止推轴承的摩擦，主轴、叶轮向进口方向移动致使叶轮与泵壳发生摩擦，电动机负载加大；如果轴向力过小，则会引起转子的前后窜动。
1.轴向力的产生在离心泵中液体是在低压力P1下进入叶轮，而在高压力P2下流出叶轮。
由于出口压力大于进口压力及叶轮前后盖板的不对称，使得叶轮两侧所受的液体压力不相等，因而产生了轴向推力，如图1所示。
从图1可以看出，作用在叶轮右边的压力为:P右=πr22P2;作用在叶轮左边的压力为：P左=πr12P1+π（r22-r12）P2。
式中r1、r2为叶轮的内、外圆半径，ΔP=P右+P左=πr12（P1-P2）。
因P2＞P1，故ΔP是正值。
因此当离心泵运转时总有一个沿轴并指向吸入口的力作用在转子上。
叶轮入口部位是低压，而出口及叶轮背部是高压，在叶轮的前轮盖和后轮盖之间形成压差，这个压差就形成了轴向力。
半开式离心叶轮轴向力数值计算及平衡方法
轮背部空腔的模型求解，NUMECA 的监测器读出的轴向推力是错误的。同时，带轮盘空腔模型计算时默认的旋转
域和旋转壁面也将得到错误的轴向力。文中给出了正确的轴向力求解方法，并以此进行了轴向力平衡设计的验证
计算。模型原始轴向推力正确值应该在 9000N 以上，通过平衡后降低至 5000N 以下，满足实验台推力轴承 8000N
的承受上限。实验过程中轴承振动和温度均没有升高，证明轴向力平衡方案有效。
关键词：半开式离心叶轮；轴向力；数值模拟；平衡方法
中图分类号：TH452；TK05
文章编号：1006-8155-(2021)Z1-0038-07
文献标志码：A
DOI：10.16492/j.fjjs.2021.Z1.0006
Numerical Simulation of Semi-open Centrifugal Impeller Axial Thrust and Balance Method
Байду номын сангаас
第 63 卷，2021 年第 Z1 期 Vol.63, 2021,No.Z1 Chinese Journal of Turbomachinery
中对轴向推力的计算不准确造成的[1]，但是也有部分原 因是高压比离心压气机轴向力逼近轴承设计极限造成 的，因此对轴向推力进行平衡和准确的计算轴向推力同 等重要。
0 引言
离心压气机在工业领域的应用十分广泛，因此离
心压气机的安全运行至关重要。在离心压气机的启停 和运行过程中，最常见的故障就是推力轴承磨损或推 力轴承温度过高。这种故障多数情况是由于设计过程
· 38 · Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
目前较为广泛应用的离心叶轮轴向力计算公式[2] 主要是针对闭式叶轮[3]和水泵[4-6]的，而对半开式叶轮的 轴向推力尚无可靠理论公式或经验公式进行计算。闻 苏平[7]，王维民 等 [8] 对离心压缩机轴向推力的组成进行 了详细分析，并进行了数值模拟计算，高金吉[9]等对一 台工程运行中的压气机报警信息进行排查的过程中发 现了压气机原始设计中轴向力核算的错误，并以此进行 了重新计算，提出了两种轴向力平衡方法。但是这些数 值计算未考虑叶轮背部的空腔区域影响。在此基础上， 孙志刚[10-11]通过对离心压气机轮盘空腔耦和流场进行 的计算分析给出了轮盘空腔内的基本流场结构和动力 特性。着重分析了不同工况下和泄漏模式下压气机在 效率、功率和轴向力方面所受到的影响。鉴于轴向推力 主要是由于叶轮前后的压力差所引起的，因此进行叶轮 背部空腔的耦合计算十分必要。李庆斌 等 [12] 在对一个 涡轮增压器的计算中，将叶轮背部空腔简化为一个封闭 的腔体进行计算，但是其侧重点是探究叶轮出口形状对 压气机效率等的影响，在对轴向力的计算中仅作指向性 分析，并未能准确计算。席光[13]等对一台 CO2离心压气 机的计算中采用理论公式对闭式叶轮的轴向力进行了 计算，指出压气机密封间隙对于轴向力有很大的影响作 用。李常[14]有等从反方向入手，指出可以通过检测轴向 推力的方式来预测离心压气机的级密封状态。
离心泵轴向力的平衡方法总结
离心泵轴向力的平衡方法总结离心泵轴向力的平衡方法总结如果不设法消除或平衡作用在叶轮上（传到轴上）的轴向力，此轴向力将拉动转子轴向串动，与固定零件接触，将造成泵零件的损坏以致不能工作。
一般常用以下7大方法来平衡泵的轴向力。
一、推力轴承对于轴向力不大的小型泵，采用推力轴承承受轴向力，通常是简单而经济的方法。
即使采用其他平衡装置，考虑到总有一定的残余轴向力，有时也装设推力轴承。
二、平衡孔或平衡管如图1所示，在叶轮后盖板上附设密封环，密封环所在直径一般与前密封环相等，同时在后盖板下部开孔，或设专用连通管与吸入侧连通。
由于液体流经密封环间隙的阻力损失，使密封下部的液体的压力下降，从而减小作用在后盖板上的轴向力。
减小轴向力的程度取决于孔的数量和孔径的大小。
在这种情况下，仍有10~15%的不平衡轴向力。
要完全平衡轴向力必须进一步增大密封环所在直径，需要指出的是密封环和平衡孔是相辅相成的，只设密封环无平衡孔不能平衡轴向力；只设平衡孔不设密封环，其结果是泄漏量很大，平衡轴向力的程度甚微。
图1平衡孔示意图（具体见2楼）采用这种平衡方法可以减小轴封的压力，其缺点是容积损失增加（平衡孔的泄漏量一般为设计流量的2~5%）。
另外，经平衡孔的泄漏流与进入叶轮的主液流相冲击，破坏了正常的流动状态，会使泵的抗汽蚀性能下降。
为此，有的泵体上开孔，通过管线与吸入管连通，但结构变得复杂。
采用上述平衡方法，轴向力是不能达到完全平衡的，剩余轴向力需由泵的轴承来承受。
用平衡孔平衡轴向力的结构使用较广，不仅单级离心泵上使用，而且多级离心泵上也使用。
但由于轴向力不能完全平衡，仍需设置止推轴承，且由于多设置了一个口环，因而泵的轴向尺寸要增加，因此仅用于扬程不高，尺寸不大的泵上。
三、双吸叶轮单级泵采用双吸式叶轮后，因为叶轮是对称的，所以叶轮两边的轴向力互相抵消。
但实际上，由于叶轮两边密封间隙的差异，或者叶轮相对于蜗室中心位置的不对中，还是存在一个不大的剩余轴向力，此轴向力需由轴承来承受。
离心叶轮轴向力计算 理论
离心叶轮轴向力的产生与计算（摘自《叶片式泵 通风机 压缩机（原理、设计、运行、强度）》 成心德 编著）由于叶轮轮盘和轮盖外侧所受的流体作用力不同，相互抵消后还剩下一部分轴向力。
所有叶轮上轴向力纸盒就是作用在转子上的轴向力，其作用方向是从高压端指向低压端。
分析叶轮上的轴向力，通常作两个假定：1）在叶轮出口2R 处，无论是轮盘或轮盖侧的流体压力等于叶轮出口压力2P 。
2）轮盘和轮盖与机壳间的间隙内的流体旋转速度是叶轮旋转速度的一半。
从以上两个假定，可以得出这样的结论，即叶轮两侧流体压力分布的规律是一样的，如图1所示。
图中从c D 到2D 范围内作用于叶轮两侧的力大小相等，方向相反，被抵消了。
因此叶轮上的轴向力就是轮盘侧从m d 到c D 和轮盖侧从h d 到c D 的流体作用力合力。
图 1 闭式叶轮轴向力计算轮盖侧从h d 到c D 的流体作用力用0P 表示，它包括两部分的作用力： 一是由流体静压力1P 产生的轴向力，其值为：()1224p d D πb c ⋅-⋅； 二是轴向速度0c 对叶轮产生的冲力，其值为：0c Q m ⋅。
因此：()012204c Q pd D πP m b c ⋅+⋅-⋅=（1） 式中 m Q ——质量流量 kg/s 。
轮盘侧从m d 到c D 间流体的压力2r p 产生的轴向力为：()R R πp P P cm D d r d 222212⋅⋅⋅=-⎰（2） 式中 2P ——流体静压强作用在轮盘上的总压力；1P ——流体静压强作用在从c D 到2D 间轮盘上的总压力。
为了求上式的积分值，必须先求出2r p 随R 变化的关系式。
根据径向平衡条件，R 'ωρRp r ⋅⋅=22d d 将2ω'ω=代入上式，得： R ωρR p r ⋅⋅=224d d 假定间隙中流体的密度ρ不变且等于m ρ，则：⎰⎰⋅⋅=222d 422R R p p m r R R ωρp r 由此得： ()2222228R R ωρp p m r -⋅⋅-= （3） 将式（3）代入式（2），进行积分后得：()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⋅⋅--⋅⋅⋅-⋅-⋅=-442222222221221324mc m c m m cd D D d D u ρπp d D πP P （4）叶轮上的净轴向力为：()()()()12244222222222012421324c Q p d D πd D D d D u ρπp d D πP P P P m h c m c m c m m c ⋅-⋅-⋅-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⋅⋅--⋅⋅⋅-⋅-⋅=--=（5）对于通风机和压力不高的压缩机，气体密度m ρ不大，可略去离心力项，并设h m d d =，则：()()012224c Q p pd D πP m h c ⋅--⋅-⋅=（6） 如果压力较高，在十几个大气压以上，就不能忽视气体的离心力。
离心泵叶轮找平衡的工艺流程及标准
离心泵叶轮找平衡的工艺流程及标准1.预先清洁离心泵叶轮表面。
Pre-clean the surface of the centrifugal pump impeller.2.检查离心泵叶轮是否存在划痕或损坏。
Inspect if there are any scratches or damages on the centrifugal pump impeller.3.使用专业设备进行动平衡测试。
Conduct dynamic balancing testing with specialized equipment.4.根据测试结果确定需要添加或去除的平衡质量。
Determine the balance mass to be added or removed based on the test results.5.使用特定工具在叶轮上加工平衡孔。
Use specific tools to machine balancing holes on the impeller.6.在平衡孔中加入平衡质量。
Add balance mass to the balancing holes.7.重复动平衡测试以验证平衡效果。
Repeat dynamic balancing testing to validate the balance.8.调整平衡质量直至满足标准要求。
Adjust the balance mass until it meets the standard requirements.9.确保叶轮表面光滑并清洁。
Ensure the impeller surface is smooth and clean.10.进行最终的动平衡测试以确认平衡效果。
Perform a final dynamic balancing test to confirm the balance.11.确认平衡结果符合相关标准和技术要求。
离心泵轴向力平衡方法全解
离心泵轴向力平衡方法全解 1 / 4
离心泵轴向力平衡方法汇总
如果不设法消除或平衡作用在叶轮上（传到轴上）的轴向力，此轴向力将拉动转子轴向串动，与固定零件接触，将造成泵零件的损坏以致不能工作。
一般常
用以下7种方法来平衡泵的轴向力。
1. 推力轴承
对于轴向力不大的小型泵，采用推力轴承承受轴向力，通常是简单而经济的方法。
即使采用其他平衡装置，考虑到总有一定的残余轴向力，有时也装设推力轴承。
2. 平衡孔或平衡管
在叶轮后盖板上附设密封环，密封环所在直径一般与前密封
环相等，同时在后盖板下部开孔，或设专用连通管与吸入侧连通。
由于液体流经密封环间隙的阻力损失，使密封下部的液体的压力下降，从而减小作用在后盖板上的轴向力。
减小轴向力的程度取决于孔的数量和孔径的大小。
在这种
情况下，仍有10~15%的不平衡轴向力。
要完全平衡轴向力必须
进一步增大密封环所在直径，需要指出的是密封环和平衡孔是相辅相成的，只设密封环无平衡孔不能平衡轴向力；只设平衡孔不设密封环，其结果是泄漏量很大，平衡轴向力的程度甚微。
采用这种平衡方法可以减小轴封的压力，其缺点是容积损失增加（平衡孔的泄漏量一般为设计流量的2~5%）。
另外，经平衡孔的泄漏流与进入叶轮的主液流相冲击，破坏了正常的流动状态，会使泵的抗汽蚀性能下降。
为此，有的泵体上开孔，通过管线与吸入管连通，但结构变得复杂。
采用上述平衡方法，轴向力是不能达到完全平衡的，剩余轴向力需由泵的轴承来承受。
用平衡孔平衡轴向力的结构使用较广，不仅单级离心泵上使用，而且多级离心泵上也使用。
1-1推力轴承 1-1平稳孔
2-2平衡管。
新型深井离心泵轴向力的数值计算及平衡分析
ｂ ａ ｃｎ ｌ ａ ｎ ｉ ｇ．Ｔｈ ｉｃ ｉ ｎ ｎ ｅ ｅ ｏ ｅ Ｕ ｅ — ａ ｇ，ｅ ．ｗａ ｖ ｕ ｔ ｄ ｂ ｎ ｙ ｉ ｈｅ ｒ ｓ ｌｓｏ ｅ ｄｓ ｒｍｉａ ｔｄ ｖ ｌｐ ｄ ｂｙ Ｌ Ｗ ｉｇ ｎ ｔａ １ ｓ ｅ ａ ａ ｅ ｙ ａ ａ ｚｎｇ ｔ ｅ ｕ ｔ ｎ ｌ ｌ
ｐ ｌ ｒｂ ｃ ｈ ｏ ｄ ｗｈ ｃ ｕ ｄ ｏ ｅ ｈ ｅ ｌ ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｅ ｗａ ． ｅｌ ａ ｋ ｓ ｒ ｕ ｉ ｈ ｗｏ ｌ ｐ ｎ ｔ ｅ ｓ ａ ： ｅ ｈ ｒ ｓ ａ０ ５ ｍｍ ｌａ ａ ｃ ｔ ｅ ｆｒ ｅ ｗ ｓｔｗａ ｄ ｅ ｃｅ ｒ ｎ ｅ， ｈ ｏ ｃ ａ ｏ ｒ
Ｎｕ ｅ ｉａ ａ ｃ ｌ ｔｏ ｆ ａ ｉ ｌｆ ｒ ｅ ａ ｄ ｂ ｌ ｎ ｉ ｇ ｍ ｒｃ ｌｃ ｌｕ ａ ｉｎ ｏ ｘ ａ ｏ ｃ ｎ ａ ａ ｃｎ ｏ ｗ －ｙ ｅ ｄ ｅ ｌ ｐ ｍ ｐ ｎ ｎｅ ｔ ｐ ｅ ｐ ｗｅｌ ｕ
Ｚ Ａ ｉ ｕ ， Ｈ ｉ Ｈ ＮＧ Ｑ — ａ Ｓ ＩＷｅ 如 ， Ｕ Ｗ ｉ ａ ｇ Ｘ ｉｎｑ ｎ ｈ 一 Ｌ ｅ ｇ ｎ ， Ｕ Ｊａ —ｉ ｇ — ａ
张 启 华 ， 卫 东 ，陆伟 刚 ， 建 强 施 许
（ 江苏大学 流体机 械工 程技术研究 中心 ， 江苏 镇江 ２２ １ ） １０ ３
摘 Ｆｕｎ ． 在 采 Ｆ ｌｅｔ ０对 １０ Ｊ ８型 泵的 多个模 型 作 流 场计 ６ ０ ＳＢ
（ ｅｈ ｉａ ａｄＲ ｓａｃ ｅｔｒ ｆ ｌｉ Ｍａｈｎｒ ｎｉｅｒ ｇ ＪａｇｕＵ ｉ ｒ ｔ，Ｚ ｅ ａｇ Ｊ ｎｓ １０ ３ Ｃ ｉａ Ｔ ｃｎｃｌ ｎ ｅｅｒｈＣ ｎｅ ｕｄ ｃｉｅｙＥ ｇｎｅｉ ， ｉ ｓ ｎｖ ｓ ｙ ｈ ￣ｉ ， ｉ ｇｕ２ ２ １ ， ｈｎ ） ｏＦ ｎ ｎ ｅｉ ｎ ａ
漫谈离心泵轴向推力及其平衡
漫谈离心泵轴向推力及其平衡来源: 泵沙龙前言关醒凡老师《现代泵理论与设计手册》中指出：泵在运转中，转子上作用着轴向力，该力将拉动转子轴向移动。
因此，必须设法消除或平衡此轴向力，方能使泵正常工作。
泵转子上作用的轴向力，由下列各分力组成：1）叶轮前、后盖板不对称产生的轴向力，此力指向叶轮吸入口方向；2）轴台、轴端等结构因素引起的轴向力，其方向视具体情况而定；3）转子重量引起的轴向力（如立式泵），与转子的布置方式有关；4）影响轴向力的其它因素；5）动反力，此力指向叶轮后面。
本文主要内容来自于KSB网站，看看欧洲人是如何理解轴向推力的。
轴向推力的构成轴向推力是作用在泵转子上的所有轴向力（F）的合力，参见图1。
图1：单级离心泵的轴向推力对于单级离心泵，作用在转子上的轴向推力包括：1）叶轮轴向力（F1）：是吐出侧叶轮盖板（F d）和吸入侧叶轮盖板（F s）上的轴向压力之差，即F1 = F d-F s2）动量（F J）：是一种持续作用于特定空间中流体的力（可参见流体力学中的动量守恒原理），其计算如下：F J= ρ·Q·ΔV ax式中，ρ为泵送介质的密度Q为泵送流量ΔV ax为叶轮进口和出口处绝对速度轴向分量之间的差值3）在轴封处轴的横截面Ass上由轴封上游和下游的静压产生的合成压力，即F Wd = A Wd·Δp Wd4）特殊的轴向力，例如，在泵启动过程中，叶轮和壳体之间的间隙（侧隙）中的涡流条件发生变化时产生的轴向力。
5）其它的轴向力，例如非卧式离心泵上的转子重量（F W）或电动机中的磁拉力（F mech）等。
对于非水力平衡的闭式叶轮的轴向推力构成（如图2叶轮轴向推力的计算）：式中，α为轴向推力系数（基于经验）ρ为泵送介质密度g为引力常数（重力加速度）H为扬程D2m为平均叶轮直径，轴向推力系数基本上取决于比转速（n s，泵沙龙注：此处为欧盟所用的比转速）。
对于径向和混流叶轮，以下计算公式适用于6 rpm < n s < 130 rpm的范围：α=0.5 ×(D sp/D2m)3+ 0.09 ≈ 0.1 ～ 0.3式中，D sp为吸入侧叶轮盖板处受控间隙的直径。
1离心泵轴向力产生和计算
离心泵的轴向力的产生和计算摘要：分析几种型式的离心泵轴向力的形成及其影响的各种因素。
对应不同结构形式的离心泵，列出其轴向力的相关计算。
关键词：离心泵 原理 轴向力 计算离心泵作为一种通用机械，在我国国民经济各部门中应用极广，农田排灌、石油化工、动力工业、城市给排水、采矿和船舶工业等等。
其在高速、高温、高压环境下，对泵机组的可靠性要求很高，特别是在一些连续性生产的企业，离心泵是流体物料介质的重要输送动力机构，其能否长周期稳定运行直接影响企业的产量和效益。
本文简单介绍离心泵的工作原理，轴向力的产生原因及其计算，希望能给用户单位在离心泵使用维护和技术改造方面提供帮助。
一、离心泵轴向力的形成及其影响的诸因素1 离心泵的工作原理离心泵是依靠高速旋转的叶轮使液体在离心力的作用下，从叶轮的外缘进入蜗壳，在蜗壳中，由于流道的逐渐扩大，液体的流速逐渐减小，从而将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排除管道。
液体由叶轮中心流向外缘使叶轮中心的压力下降，进口管的液体在其本身压力或大气压的作用下，被压入叶轮中。
这样只要叶轮不停地旋转，进口管内的液体就会被连续的吸入和排除。
2 轴向力产生的原因2.1叶轮前后盖板不对称压力产生的轴向力，这是所有轴向力中最重要的一个因素。
又由于叶轮盖板的形状是不规则的，所以其轴向力大小比较复杂，此力指向压力小的盖板方向，用1F 或1F 表示；2.2 液体流过叶轮由于方向改变产生的冲力（动反力），此力指向叶轮后面，用2F 表示；2.3 轴台、轴端等结构因素引起的轴向力，其方向视具体情况而定，用3F 表示； 2.4 转子重量产生的轴向力，其方向与转子的布置方式有关，用4F 表示；2.5 当有径向流时会改变压力分布，因而影响轴向力的数值。
在叶轮前盖板泵腔，存在向内径向流动，后泵腔中存在向外的径向流动，轮毂处的压力大于无径向流动时的压力。
多级泵因级间泄漏而存在外向的径向流。
对于不同的泵，按内向流动压力减小，外向流动压力增加来分析对轴向力的影响；2.6 叶轮两侧密封环不同，当两侧密封环间隙长度不同，磨损不同时，会产生指向泄漏大的一侧的附加轴向力；2.7 影响轴向力的其他因素：如制造、装配、泵轴叶轮机械性能等。
离心泵叶轮轴向力自动平衡新方法
离心泵叶轮轴向力自动平衡新方法摘要：离心泵的作用是抽吸输送液体，原动机可提供机械能，而离心泵能够将机械能转变为液体动能以及压力能，为液体提供一定的压力，使得液体在流动过程中能够克服阻力。
在离心泵运行过程中可产生轴向推力，可对离心泵产生较大冲击，使得离心泵振幅增加，要求采用适宜的平衡方式进行调节。
对此，本文首先对轴向推动力的产生原因进行介绍，然后对离心泵叶轮轴向力自动平衡方法进行探究。
关键词：离心泵；叶轮；轴向力；平衡在流体机械中，离心泵的应用比较常见，在离心泵运行过程中，叶轮会形成轴向力，与离心泵转轴的轴心保持平行，可对离心泵运行稳定性以及使用年限造成不良影响。
另外，如果轴向力比较大，还会导致轴承被烧毁，密封性能受到严重破坏，因此，需对离心泵轴向力进行有效控制，保证离心泵处于稳定运行状态。
一、轴向推力的产生（一）作用在叶轮前、后盘上的压力不平衡。
单机叶轮轴向力作用形式如图1所示，在叶轮入口位置，压强比较低，为低压P1，而出口位置压强比较高，为高压P2，在离心泵运行中，叶轮持续旋转，并流出高压水，部分高压水通过间隙回流至叶轮前后盘外侧。
在叶轮半径R2至缝隙R1之间，前后轮盘压强分布为对称分布形式，并且可相互抵消，而在缝隙R1与轮毂半径Rg之间，叶轮左侧为入口低压，而右侧为出口高压，因此，在叶轮两侧压强并不平衡，此时即可产生轴向推力。
图1 单级叶轮轴向推力（二）叶轮内水流动量发生变化。
当水在叶轮内流动时，速度方向可沿轴向逐渐转变为径向，随着速度不断发生变化，动量也会随之变化，进而对叶轮产生较大冲击力。
通常情况下，这一冲击力比较小，如果与叶轮前后轮盘所受到的压力处于不平衡状态，则会产生轴向力。
（三）大小口环磨损严重。
随着离心泵使用年限的不断增加，大小扣环磨损越来越严重，泄漏量持续增加，与此同时，叶轮前后轮盘压强分布也随之调整，导致轴向力增加。
通常情况下，这一轴向力比较小，但是，如果离心泵处于非正常运行状态，则轴向力比较大[1]。
磁力传动离心泵轴向力的计算与平衡方法
文 章 编 号 ： １０ －－ ２ 【０ ２０ ０５ －３９ ２０ ）㈣ ０ １
流
体
机
械
２０ 年第 ３ 卷第 ６ ０２ Ｏ 期
磁 力传动 离心泵轴 向力的计算 与平衡方 法
李 多民
（ 茂名学 院， 广东茂名 ５５０ ） ２００
摘
要 ： 分析了磁力传动离心泵轴 向力的计算和磁力传动器在静态 和动态下 的力学性能 ， 介绍 了依靠磁力传动 器 自身
叶轮 的级 数 系数 ， 决 于泵 的 比转 数 取
当 ｎ ＝３ ０～１０时 ， ＝０ ６ ０ ｋ ．
Ｒ — — 叶轮 密封 环半 径 ， Ｉ ｎ
— —
平衡效果不好 。本文通过分析磁力泵用磁力传动 器 的力学 性能 ， 利 用 磁 力 传 动 器 自身 平衡 泵 部 对
分轴 向力 的方 法进 行 了研究 。
Ｉ ｏ ｎ Ｊ Ｄｕ ｍｉ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ ａ ｉｌｆｒ ｅ ｃ ｌｕａｉｎ ｏ ｅ ｍａ ｎ ｔ ｒｖ ｅ ｔ ｆ ｇ ｌｐ ｍｐ ａ ｄ ｔｅ ｍｅ ｈ ｎｃ ｆｎ ｔ ｎ ｏ ｅ ｍａ ｎ ｔ ｒ ｅ ａ ｓｒｃ ： ｈ ｘ ａ ｏ ｃ ａｃ ｌ ｏ ｆｔ ｇ ｅ ｃ ｄ ｉｅ ｃ ｎｒ ｕ ａ ｕ ｎ ｈ ｃ ａ ｉ ｕ ｃ ｏ ｆｔ ｇ ｅｉ ｄ ｖ ｒｗ ｓ ｔ ｈ ｉ ｉ ｉ ｈ ｃ ｉ ａ ａｙ ｅ ，ｔｅｍｅｈ ｄ ｔ ｂ ｔ ｅ ｔ ｅａ ｉ ｌ ｏｃ ｙ ｔｅ ｍ ｇ ｅｉ ｒ ｅ ｒ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ，ａ ｄ ｔｅ ｆｒ ｌ ｏ ｃ ｌｕａｅ ｔ ｅ ａ ｉｌｆｒｅ ｉ ｎ ｌｓ ｄ ｈ ｔｏ ｏ ￣ａ ｃ ｈ ｘａ ｒｅ ｂ ａ ｎ ｔ ｄ ｉ ｔａ ｅ ｉｔ ｕ ｅ ｌ ｆ ｈ ｃ ｖ ｏ ｎ ｈ ｏｍｕａ ｔ ａｃ ｌｔ ｈ ｘ ｏｃ ｓ ａ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。